在人造卫星领域，通信系统的重要性不言而喻，然而其平均寿命却仅有数年。这背后的“元凶”正是太空环境中无处不在的宇宙射线，它们如同“枪林弹雨”，会对通信系统所使用的半导体电子器件性能造成严重损伤。
为攻克这一难题，复旦大学的周鹏、马顺利团队经过不懈努力，成功研发出“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统（以下简称“青鸟”系统）。这一创新成果意义重大，它不仅将卫星通信系统的理论在轨寿命大幅延长至271年，还把能耗降低到传统方案的五分之一，重量更是缩减至原来的十分之一左右。更为可观的是，它有望使人造卫星的使用年限从3年左右提升至20 - 30年。
近期，“青鸟”系统搭载“复旦一号”卫星平台进入太空，在国际上首次完成了二维电子器件与系统的“超长寿命”“超低功耗”实地在轨验证。北京时间1月29日凌晨，国际权威学术期刊《自然》在线发表了这一重要成果。
传统半导体器件在太空中的应用面临诸多困境。周鹏教授介绍，为使传统半导体器件能在太空正常工作，通常有两种方案。一种方案是增加半导体部件数量，比如将原本的一个部件增加到十个，即便有一个损坏，其余九个仍可继续工作；另一种方案则是给半导体加上金属材质的保护壳，尽可能阻挡宇宙射线粒子。然而，这两种方案都未能从根本上提升器件本身的抗辐射性能，只是“治标不治本”，而且还会显著增加重量和体积，给航天卫星极为有限的载荷空间带来沉重负担。
“青鸟”系统采用的原子层半导体则巧妙地化解了这一难题。所谓原子层半导体，是将半导体原子在二维平面上进行有序排布，形成仅有一个或几个原子厚度的单层膜。当宇宙射线粒子射向这层膜时，就如同光穿过一层超薄玻璃，几乎不会对膜本身造成影响。这层厚度仅0.68纳米的膜不仅重量极轻，无需增加备份部件或厚重的防护壳，还具备高度节能的特性，能够为依赖太阳能或有限星载电池的太空任务提供更多能源保障。
马顺利副教授表示，“青鸟”系统通过“复旦一号”在距地球约517公里的低地轨道上接受了现实考验。在轨运行9个月后，其传输数据的错误率仍低于一亿分之一，充分证明了该系统在真实宇宙辐射环境下长期工作的稳定性与可靠性。
